高压直流集中供电led恒流源pwm调光方法及电路的制作方法

xiaoxiao2020-9-9  2

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专利名称:高压直流集中供电led恒流源pwm调光方法及电路的制作方法
技术领域
本发明属于半导体照明应用领域,涉及一种高压直流集中供电LED恒流源的PWM调光方法。
背景技术
LED以其效率高、功耗低、节能环保及使用寿命长等优点,已经日益受到世界各国的重视,越来越广泛地应用于各种照明场合,有望在不久的将来取代白炽灯、荧光灯等传统照明灯具。LED灯的光通量与通过LED的正向电流成正比,在低发光亮度时,流过LED灯的电流会减小,发光效率会提高,因此在LED照明中加入调光功能,节能效果更加明显,应用前 景非常广阔。线性调光通过线性调节采样电压参考值或者调节采样电阻的阻值,进而改变流过LED的电流值大小,实现调光,如中国专利文献CN201805598U所述。这种调光方式的缺点是LED灯颜色稳定性不好,因为LED灯的显色与电流大小有关。此外,由于采样电压参考值一般会设置得比较低,导致线性调光方式下的抗干扰能力较差,会产生闪烁。此外,对集中供电系统,调节输入电压或电流的线性调光方式只能实现各个LED灯的统一调光,对各个LED灯的分别调光,如果通过改变采样电阻值的机械调光方法会比较麻烦,工作量比较大,而且准确度不高。

发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,无需改变硬件电路电阻值,提供高压直流集中供电LED恒流源PWM调光方法及电路。本发明在LED调光稳定时流过恒定电流,确保LED发光稳定,保证LED长寿命,通过调节PWM的占空比改变一个周期内流过LED灯的平均电流值,从而实现对LED灯的调光功能,由于LED灯上有电流通过时,流过的电流是额定电流,所以不会产生光照色差。这种PWM调光方式直接控制开关稳压芯片的使能,实现方式简单,对100V到800V的高压集中直流供电系统更加适用。本发明通过如下技术方案实现高压直流集中供电LED恒流源PWM调光电路,包括直流供电电源模块和分别与直流供电电源模块连接的N个恒流调光模块,每个恒流调光模块的输出端用于连接负载,所述N个恒流调光模块的结构相同但其中各元件的参数由负载确定,其输入端与直流供电电源模块的正输出端相连,直流供电电源模块的负输出端接地。上述恒流调光模块包括开关稳压控制电路、供电电路、开关降压电路、恒流反馈电路和调光电路。所述供电电路包括第二二极管D2、第一电阻R1和第二电阻R2,第一电阻R1连接在直流供电电源模块A的正输出端和开关稳压控制电路的供电电压端口 VCC之间,第二二极管D2的阴极经第二电阻R2与开关稳压控制电路的供电电压端口 V。。连接,其阳极与LED负载的阳极相连。所述开关降压电路包括开关管Q、电感L和第一二极管D1,开关管Q的门极与开关稳压控制电路的驱动端PG相连,其漏极与直流供电电源模块的正输出端相连,其源极经电感L与LED负载的阳极相连,第一二极管D1的阴极也与开关管Q的源极相连,其阳极接地。所述恒流反馈电路的采样电阻R3 —端与开关稳压控制电路的反馈端FB相连,另一端接地。所述调光电路中第三二极管D3的阴极与开关稳压控制电路的使能端EN相连,其阳极接用来调光的PWM波。上述开关稳压控制电路包括一个开关稳压芯片及其简单的外围电路,通过反馈端口 FB的电压与内部参考电压相比较,在驱动端PG输出开关管所需驱动信号,实现稳定反馈电压的目的。高压直流集中供电LED恒流源PWM调光电路的调光方法,通过开关稳压控制电路保持恒流反馈电路(采样电阻R3)的端电压恒定,实现与采样电阻R3串联的LED负载的恒流。通过在开关稳压控制电路的使能控制端EN端输入PWM信号,使芯片间断性工作,以改变单个周期内LED灯的电流平均值,从而改变LED灯亮度,不同占空比的PWM波对应不同的输出电流平均值,即不同的LED灯亮度。用来调光的PWM波根据开关稳压控制电路使能端EN的参数要求来设置高低电平大小,该PWM波的频率应比开关稳压控制电路的开关频率小一个数量级以上,并且大于人眼最大识别频率200Hz。PWM波的高低电平直接控制开关稳压控制电路的工作开关状态,从而控制着LED供电电流的开关状态,改变了 LED供电电流的平均值,因此可以通过改变PWM波的占空比来改变LED灯的电流平均值。与现有技术相比,本发明具有如下优点本发明无需调节硬件电路电阻值和输入电压大小,实现方式简单,调节方便且无光照色差,还能保证调光后LED电流恒定,保证了LED的发光稳定和长寿命,而且适合于100V到800V高压的集中直流供电系统应用,便于系统的控制多个LED灯的亮度,而且控制方式灵活,方便结合通信系统按程序自动调光。此夕卜,供电电路通过输入电压启动和输出电压供电两个部分,解决了输入高压与开关稳压控制电路耐压的匹配问题。


图I是高压直流集中供电LED恒流源PWM调光电路框图。图2为基于IRS2541开关稳压芯片的直流供电LED恒流调光电路图。图3为本发明实施方式中的无PWM信号输入时的输入、输出电压及输出电流波形图。图4为本发明实施方式中的有PWM信号输入时的输入PWM和输出电流波形图。具体实施方案以下结合附图对本发明的具体实施作进一、步描述,但本发明的实施和保护不限于此。高压直流集中供电LED恒流源PWM调光电路框图如图I所示,其中包括直流供电电源模块和分别与直流供电电源模块连接的N个恒流调光模块(N > I),每个恒流调光模块的输出端用于连接负载,恒流调光模块的输入端均与直流供电电源模块的正输出端相连,直流供电电源模块的负输出端接地。N个恒流调光模块的结构相同但其中各元件的参数由负载确定,在确定负载大小后,选择符合负载要求的恒流控制芯片,然后根据芯片和负载的参数确定图中电阻(1 1、1 2、1 3),电感L的值,以及二极管(D1、D2、D3)和功率开关管Q的型号。根据kED=VFB/R3计算采样电阻R3,其中Im为负载所需的恒流值,Vfb为芯片内部反馈电压的给定标准值;第一电阻&为芯片启动时的限流电阻,根据芯片启动电压与输入电压最大值求得,,其中V。。为芯片启动电压,P1为第一电阻R1的额定功率;芯片启动之后正常工作时,芯片的供电转由输出电压提供,第二电阻R2用来给输出电压供电电路限流,根据芯片启动电压与输出电压最大值求得,,其中P2为第二电阻R2的额定功率。二极管(D1、D2、D3)和功率开关管Q根据它们各自在电路中的最大耐压、耐流值来选取。图I中的开关稳压器由芯片及其外围电路构成。如图2所不电路是该调光方法基于IRS2541开关稳压芯片的恒流调光电路图。IRS2541是一种能够最闻耐受:600V闻压的开关稳压芯片。本方案根据图2所不电路图实施。电路中包括芯片IRS2541,电阻%、)、电容(C1W二极管(D1W稳压管(DjPD6)、电感L及功率开关管Q,它们的连接如图2所示。本实例电路的基本参数如下
输入电压Vin=311VDC (220VAC的整流值);
负载:12 个(lW,350Ma) LED 串联。芯片内部的反馈电压基准Vifbth为500mV。根据负载所需电流值350mA,采样电阻R3的值可由下式求得
权利要求
1.高压直流集中供电LED恒流源PWM调光电路,其特征在于包括直流供电电源模块(A)和分别与直流供电电源模块(A)连接的N个恒流调光模块(B1In),每个恒流调光模块的输出端用于连接负载,所述N个恒流调光模块(B1In)的结构相同但其中各元件的参数由负载确定,其输入端与直流供电电源模块(A)的正输出端相连,直流供电电源模块(A)的负输出端接地;所述恒流调光模块包括开关稳压控制电路(I)和分别与开关稳压控制电路(I)连接的供电电路(2)、开关降压电路(3)、恒流反馈电路(4)和调光电路(5)。
2.如权利要求I所述的高压直流集中供电LED恒流源PWM调光电路,其特征在于所述供电电路(2)包括第二二极管(D2)、第一电阻(R1)和第二电阻(R2),第一电阻(R1)连接在直流供电电源模块(A)的正输出端和开关稳压控制电路(I)的供电电压端口 VCC之间;第二二极管(D2)的阴极经第二电阻(R2)与开关稳压控制电路(I)的供电电压端口 V。。连接,其阳极与LED负载的阳极相连;所述开关降压电路(3)包括开关管(Q)、电感(L)和第一二极管(D1);开关管(Q)的门极与开关稳压控制电路(I)的驱动端PG相连,其漏极与直流供电电源模块(A)的正输出端相连,其源极经电感(L)与LED负载的阳极相连;第一二极管(D1)的阴极也与开关管(Q)的源极相连,其阳极接地;所述恒流反馈电路(4)包括采样电阻(R3),采样电阻(R3)—端与开关稳压控制电路(I)的反馈端FB相连,另一端接地;所述调光电路(5)中第三二极管(D3)的阴极与开关稳压控制电路(I)的使能端EN相连,其阳极接用来调光的PWM波。
3.如权利要求2所述的高压直流集中供电LED恒流源PWM调光电路,其特征在于开关稳压控制电路(I)包括一个开关稳压芯片及其外围电路,通过反馈端口 FB的电压与芯片内部参考电压相比较,在驱动端PG输出开关管所需驱动信号,实现稳定反馈电压的目的。
4.权利要求广3任一项所述的高压直流集中供电LED恒流源PWM调光电路的调光方法,其特征在于通过开关稳压控制电路(I)保持恒流反馈电路(4 )的端电压恒定,实现与恒流反馈电路(4)串联的LED负载(C1In)的恒流;通过在开关稳压控制电路(I)的使能控制端EN端输入PWM信号,使开关稳压控制电路(I)中的开关稳压芯片间断性工作,以改变单个周期内LED灯的电流平均值,从而改变LED灯亮度,不同占空比的PWM波对应不同的输出电流平均值,即不同的LED灯亮度。
5.如权利要求4所述的调光方法,其特征在于用来调光的PWM波根据开关稳压控制电路(I)使能端EN的参数要求来设置高低电平大小,该PWM波的频率比开关稳压控制电路(I)的开关频率小一个数量级以上,并且大于人眼最大识别频率200Hz,PWM波的高低电平直接控制开关稳压控制电路(I)的工作开关状态,从而控制着LED供电电流的开关状态,改变了 LED供电电流的平均值,因此通过改变P丽波的占空比来改变LED灯的电流平均值。
全文摘要
本发明提供高压直流集中供电LED恒流源PWM调光方法及电路。调光电路包括直流供电电源模块和N个恒流调光模块,所述恒流调光模块包括开关稳压控制电路、供电电路、开关降压电路、恒流反馈电路和PWM调光电路。调光方法通过开关稳压控制电路保持采样电阻的端电压恒定,实现LED负载的恒流;用PWM信号控制开关稳压控制电路的使能端,通过调节PWM波占空比的方式改变一个周期内流过LED灯的平均电流值,从而改变LED灯亮度。此外,供电电路通过输入电压启动和输出电压供电两个部分,解决了输入高压与开关稳压控制电路耐压的匹配问题。本发明结构简单,调节方便且无光照色差,保证了LED的发光稳定和长寿命。
文档编号H05B37/02GK102685989SQ20121014575
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月11日 优先权日2012年5月11日
发明者丘东元, 张波, 张雪霁, 肖文勋 申请人:华南理工大学

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